设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路

1、前 言 电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。近几年随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千，但是和西方的发达国家还是有一定的差距；以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析等等方面技术领先；因此，直流稳压电源的研制及应用在此方面与之也存在很大的差距。由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载

2、要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。常见的直流稳压电源，大都采用串联式反馈式稳压原理，通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压。由于电位器阻值变化的非线性和调整范围窄，使普通直流稳压电源难以实现输出电压的精确调整。第一章 设计方案1.1方案设计本电路由四部分组成：变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路。（1）变压电路：本电路使用的降压电路是单相交流变压器，选用电压和功率依照后级电路的设计需求而定。（2）整流电路：整流电路的主要作用是把经过变压器降压后的交流电通过整流变成单个方向的

3、直流电。但是这种直流电的幅值变化很大。它主要是通过二极管的截止和导通来实现的。常见的整流电路主要有半波整流电路、桥式整流电路等。我们选取桥式整流电路实现设计中的整流功能。半波整流：U0=U2=0.45U2桥式整流：然而单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小、见笑了输出电压的脉动等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。（3）滤波电路：经整流后的电压仍具有较大的交流分量，不能直接输出变为直流电源，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量，使之波形变得平

4、滑，接近理想的的直流电源。（4）稳压电路：因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。第二章 电路设计2.1 实验电路原理本实验电路采用输出电压可调且内部有过载保护功能的三端集成稳压器（LM7812），一端输出固定12V，另一端设计输出电压512V连续可调。该电路所用器件较少且组装方便。输入220V交流电压桥堆整流输出直流12V三端稳压器电容器滤波输出直流512V图2.1实验流程图 首先，由220V交流电压输入，再经变压器变压，再通过桥堆

5、进行整流，然后用两个电容器进行滤波，最后由三端稳压器分别输出固定电压12V和可调电压512V。2.2电路图设计图2.2 电路设计图2.3 仿真结果图图2.3.1固定输出仿真图 当要求固定输出12V时，将开关闭合，将滑动变阻器调到最上端，用万用表测出输出端两端的电压，输出为12.01V；将滑动变阻器调到最下端，用万用表测出输出端两端的电压，输出为12.009V。可以看出，此时电路固定输出确为12V，满足要求。图2.3.2可调输出仿真图当要求输出电压512V连续可调时，将开关断开，将滑动变阻器调到最大值处，用万用表测量测出输出端两端的输出电压，可以看到最小输出为4.7V左右；将滑动变阻器调到最小值

6、处，用万用表测出输出端电压最大为14V左右。实验结果完全符合实验要求。第三章 单元电路分析与设计3.1单元电路分析（a）变压电路变压电路由电源变压器组成，变压器电路原理图及其波形变换如图所示，变压器的功能是交流电压变换部分，作用将电网电压变为所需的交流电压，即将直流电源和交流电网隔离。 图3.1 变压器原理图（b）整流电路（1）电路图：图 3.2 整流电路原理图（2）工作原理：在V2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，通过D1、D3给RL提供电流，方向由上向下；在V2的负半周期，D2、D4D导通，D1、D3截止，通过D2、D4给RL提供电流，方向由上向下。（c）滤波电路电容滤波原理：电容

7、是一个能储存电荷的元件。有了电荷，两极板之间就有电压UC=Q/C。在电容量不变时，要改变两端电压就必须改变两端电荷，而电荷改变的速度，取决于充放电时间常数。时间常数越大，电荷改变得越慢，则电压变化也越慢，即交流分量越小，也就“滤除”了交流分量。（d）三端稳压器 三端可调集成稳压器克服了固定三端稳压器输出电压不可调的缺点，继承了三端固定式集成稳压器的诸多优点。在实验中，我们要产生一固定电压12V，故选择型号为型号LM7812KC的三端稳压器。关于三个管脚功能，正方从左至右一次为输入、接地、输出。图3.3 三端稳压器3.2 元件参数计算电容C1为滤波电容，滤波电容越大，放电过程越慢，输出电压越平滑

8、，平均值越高。但在实际上，电容的容量越大，不但体积越大，而且会使整流二极管流过的冲击电流更大。因此选择470uF的较为合适。电容C2用于抵消长线传输而引起的电感，其容量可选择在1uF以下，故选择C20.1uF;电容C3改善负载的瞬态响应，其容量可选1uF及以下。但若C3大，则会在稳压器输入端断开时，C3通过稳压器放电，所以选择C3=0.1uF。同理可选择C4=1uF。实验要求输出的电流Iom=200mA，所以固定端的电阻R3=12/0.2=60,稳压器的输出端和公共端电流恒定不变I=0.2A，当电阻未接入时5V=I*R1,当电阻全接入时，12V=（R1+R2）*I。由此可得电阻R1=24，R2

9、阻值范围0-34。第四章 安装调试与结论分析4.1 安装与调试1.根据实验电路图标清各元件位置。2.准备好元件清单，并且检查各元件的好坏。3.辨别三端稳压器的引脚，正确安装三端稳压器。4.焊接时要对各模块电路进行单个测试。5.测试电路前要进行安全检查。6.保证元件接地。7.调节电位器，测量电压变化范围。4.2 实验结果当输入一端输入220V，50Hz交流电压时，用万用表测得固定端的输出电压等于11.94V，可调端的电压范围为3.96V11.04V。误差分析：在测试电路过程中可能带来误差的因素有：1.测量时接触点之间的微小电阻造成。2.万用表内阻造成误差。3.电阻及仪器本身的准确度会造成系统误差

10、。4.元件本身参数不准确。 本次完成的电路实现了两路直流电压的输出，但是由于部分元件参数与理论有偏差，用近似元件代替的，所以可调的范围与理论计算值有一定的误差。如果更换三端稳压器的值可以实现更大的可调范围，一些元件采用电位器代替的话可以实现更精确的调节，便于被应用。4.3 实验结论与体会 经过一周左右的时间与组员的共同努力和老师的指导下，我们终于完成了这次课程设计。当然，其中还有些不完美的地方，比如说由于有些理论的元件没有，只能用相近的元件代替，导致电路的输出电压没有完全达到预期要求。这也说明了实际和理论是存在偏差的，只有经过实际的的操作才能真正学到技术和知识。参 考 文 献1、 华成英.模拟电子技术基本教程.第五版.北京:清华大学出版社，2006 2、华容茂.盛过军.电工电子技术实习与课程设计.电子工业出版社20003、贾达.数字电子技术基础.北京:化学工业出版社.2001 4、周敏.唐